JPH1172386A - 人体検知センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 人体が一つの検知ビーム内をゆっくりと移動
する場合において人体の移動検知を素早く行うことが可
能となる人体検知センサを提供する。 【解決手段】 赤外線の変化量に応じた電圧値を出力す
る検知部２と、第１の閾値を有し、検知部の出力が第１
の閾値を超えた場合に第１の判断信号を出力する第１の
判断部５ａと、第１の閾値よりも低い第２の閾値を有
し、検知部の出力が第２の閾値を所定期間内に所定回数
超えた場合に第２の判断信号を出力する第２の判断部５
ｂと、第１の判断信号と第２の判断信号との論理和をも
って検知信号を出力する論理和回路５ｃとを備えるよう
にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人体から発する赤
外線を赤外線検知素子により検知し、その検知信号に基
づいて照明等の外部負荷の制御を行う赤外線式人体検知
センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、人体を赤外線の変化量で検知する
方法には、赤外線を投光し、その反射光の変化量を検知
する方法と、人体が発する赤外線の変化量を直接検知す
る方法とがある。このうち、人体が発する赤外線の変化
量を検知する方法は、投光器を必要とせず、集光器１の
光学系の条件を変えることによって、容易に検知エリア
の設定変更が可能であるので、防犯用の検知装置以外に
も照明等の外部負荷８のオン・オフ制御等にも普及して
いる。

【０００３】さて、この人体の発生する赤外線の変化量
を直接検知する人体検知センサでは、赤外線検知素子２
として焦電素子が多く用いられている。そして、集光器
１により集光された赤外線による焦電素子の出力を増幅
部３により増幅し、更に、帯域フィルタ４により不要な
周波数成分の波形を除去し、比較回路９においてこの増
幅された出力が予め設定された閾値よりも大きい場合
に、出力回路７から検知信号を出力する構成となってい
る（図５参照）。

【０００４】この人体検知センサを、図６に示すように
長い廊下等の天井に取付け、人体検知センサ取付け位置
から遠く離れた所（１５ｍ程度離れた所）にいる人の移
動を検知する場合を考える。

【０００５】人体検知センサの検知エリアは、人体検知
センサの有するレンズやミラーにより複数のエリアに分
割される。（以下、この分割された検知エリアを検知ビ
ームと記載する。） 人体検知センサが検知すべき人体の動作方向は、人体検
知センサから放射される検知ビームに対して略垂直に横
切る方向（図７参照）と人体検知センサから放射される
検知ビームに向かう方向（図８参照）の２種類に大別す
ることができる。

【０００６】従来の人体検知センサでは、人体が通常移
動する速度で検知ビーム内を移動したときの信号が大き
くなるように検知ビームの大きさや増幅部３の周波数特
性が設定されている。このため、図７に示したように比
較的短時間に複数の検知ビームを移動できるような方向
に人体が移動する場合は、即座に人体検知を行うことが
可能となる。

【０００７】これに対して、人体検知センサから遠く離
れたところから検知ビームに向かう方向に人体が移動し
ている場合、一つの検知ビーム内を比較的長時間にわた
り人間が移動することになるため、人体検知センサの赤
外線検知素子２へ入射する赤外線パワーが緩やかに変化
することになる（図９参照）。

【０００８】通常、気温上昇等に伴う赤外線検知素子２
へ入力される赤外線パワーの変化は緩やかなものとな
る。このため、従来この種の人体検知センサでは、気温
上昇等に伴う赤外線パワーの変化と人体の侵入による赤
外線パワーの変化とを区別するために、緩やかに変化す
る赤外線パワーを増幅部３において増幅しないようにし
たり、帯域フィルタ４により除去したりしている。つま
り、比較的短時間に複数の検知ビームを移動している場
合に比べて、人体検知センサから遠く離れたところから
検知ビームに向かう方向に人体が移動している場合の比
較回路９への入力は小さなものとなってしまう。このた
め、同じ検知ビーム内をゆっくりと移動している場合、
予め設定された閾値をなかなか超えないことになり、比
較的短時間に複数の検知ビームを移動している場合に比
べて人体が侵入したと判断するまでに多くの時間が必要
となり、検知ビームに侵入した人体を即座に検知するこ
とができない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この問題を解決するた
めに、光学系の焦点距離を長くし、それぞれの検知ビー
ムの大きさを小さくすることで、人体の侵入に伴う入射
赤外線パワーをできるだけ短時間に変化させる方法があ
る。しかし、焦点距離を長くすると光学系が大きくな
り、結果として人体検知センサ全体のサイズが大きくな
ってしまうという問題点を有している。

【００１０】また、人体検知センサが有する増幅部３や
帯域フィルタ４の特性を変化させることで、検知ビーム
内をゆっくりと移動する場合の信号を大きくすることも
可能であるが、前述のした通り、太陽光等によって検知
ビーム内の床や壁等に温度変化があった場合と人体が検
知ビーム内に侵入した場合とを区別することができない
ため、誤った信号出力が出力される頻度が高くなってし
まうという問題点を有している。

【００１１】本発明は、上記の問題点に鑑みて成された
ものであり、その目的とするところは、人体が一つの検
知ビーム内をゆっくりと移動する場合において人体の移
動検知を素早く行うことが可能となる人体検知センサを
提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
赤外線の変化量に応じた電圧値を出力する検知部と、第
１の閾値を有し、前記検知部の出力が前記第１の閾値を
超えた場合に第１の判断信号を出力する第１の判断部
と、前記第１の閾値よりも低い第２の閾値を有し、前記
検知部の出力が前記第２の閾値を所定期間内に所定回数
超えた場合に第２の判断信号を出力する第２の判断部
と、前記第１の判断信号と前記第２の判断信号との論理
和をもって検知信号を出力する論理和回路とを備えたこ
とを特徴とするものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図１乃至図４に基づき詳細に説明する。図１は検知
センサの概略構成図である。図２は検知センサの検知ビ
ーム配置図であり、（ａ）は側面から見た図を表し、
（ｂ）は上面から見た図を表す。図３は検知ビームを横
切った場合の出力波形である。図４は遠方から検知セン
サの直下に向かって人体が移動した場合の出力波形であ
る。

【００１４】人体検知センサは、集光器１と、赤外線検
知素子２と、増幅部３と、帯域フィルタ４と、第１の判
断部５ａと第２の判断部５ｂと論理和回路５ｃとからな
る判断部５と、遅延回路６と出力回路７とからなる。な
お、外部負荷８は、人体検知センサからの信号出力によ
りオン・オフ制御される。

【００１５】集光器１は、人体から発生する赤外線を集
光する多分割レンズであり、レンズ厚みを薄くして入射
光の減衰を少なくすることが可能となる多分割フレネル
レンズ等が用いられる。

【００１６】赤外線検知素子２は、集光された赤外線の
変化分を電気信号に変換する焦電素子等にて構成する。

【００１７】増幅部３は、赤外線の変化に応じて出力さ
れる数百μＶ程度の赤外線検知素子の出力を増幅し、増
幅信号を出力するものである。ここでは、特に人体検知
を行うことを考慮して、人体の移動速度に伴う赤外線検
知素子２の出力が最も増幅されるようにその帯域での増
幅率が高くなるようにしている。

【００１８】帯域フィルタ４は、増幅された増幅信号の
うち通常の人体の移動に伴い発生すると考えられる帯域
での信号を出力し、それ以外の帯域の増幅信号を除去す
る。

【００１９】判断部５は、人体の検知判断を行い、人体
が検知されたと判断すると検知信号を出力するものであ
り、第１の判断部５ａと、第２の判断部５ｂと、論理和
回路５ｃとからなる。

【００２０】第１の判断部５ａは、予め設定された第１
の閾値と増幅信号とを比較して、増幅信号が第１の閾値
を超えた場合に第１の判断信号を出力するものである。

【００２１】第２の判断部５ｂは、第１の閾値よりも低
く設定された第２の閾値と増幅信号とを比較して、増幅
信号が第２の閾値を超えた回数（以下、パルスカウント
値と記載）をカウントし、所定時間内に所定回数以上の
パルスカウント値が得られた場合に第２の判断信号を出
力するものである。パルスカウント値を適切に設定すれ
ば（通常、２回以上）、太陽光の入射等により発生する
温度変化があった場合に誤って第２の判断信号が出力さ
れることはない。

【００２２】第１の判断部５ａ及び第２の判断部５ｂは
並列に接続されており、それぞれの出力は論理和回路５
ｃに接続されている。論理和回路５ｃは論理和を演算
し、第１の判断部５ａが第１の判断信号を出力するか、
若しくは、第２の判断部５ｂが第２の判断信号を出力す
る場合、判断部５において人体が検知されたと判断し、
検知信号を出力するものである。

【００２３】遅延回路６は、判断部５から出力された検
知信号を所定時間の間保持するものであり、判断部５に
おいて検知信号が出力されてから所定時間が経過するま
での間は、その間に判断部５から検知信号が出力されて
いなくても検知信号を出力し続けるものである。なお、
検知信号を保持する時間は任意に設定できるようにして
もよい。これにより、人体が存在するにもかかわらず、
様々な要因により判断部５において人体が検知されてい
ないと判断された場合に即座に検知信号の出力が停止さ
れるのを防止することができる。

【００２４】出力回路７は、遅延回路６から検知信号が
入力される期間、外部負荷８に対して出力信号を出力す
る。なお、遅延回路６から検知信号が入力されている期
間は外部負荷８に対して出力信号を停止するようにして
もよい。また、タイマーを備え、外部負荷８に対して出
力信号が連続的に出力される時間を任意に設定できるよ
うにしてもよい。

【００２５】外部負荷８は天井に設置された照明等であ
り、例えば、出力回路７からの出力信号を受けると点灯
し、出力信号が停止すると消灯するものである。なお、
出力回路７からの出力信号を受けると点灯し、予め定め
た駆動時間が経過すると消灯するようにしてもよい。

【００２６】次に、この人体検知センサの動作について
説明する。本実施の形態の赤外線検知式の人体検知セン
サ、すなわち、人体が放射する赤外線の変化量を直接検
知する方式の人体検知センサは、検知ビーム内の背景と
検知ビームを通過する人体との温度差を、光学系に入射
する赤外線パワーの変化として検出するものである。

【００２７】この人体検知センサを長廊下の天井に設置
し、人体の検知を行うとする（図２参照）。ここで用い
る人体検知センサは、赤外線検知素子２に４つの焦電素
子を備えた４エレメント方式の素子を使用している。４
エレメント方式の素子は、４つの焦電素子を４隅に配置
し、隣りあったエレメントを逆極性に接続することで、
４つの焦電素子に同時に赤外線が入射したときは互いに
打ち消しあって出力をキャンセルするものである。これ
により、床面等の温度変化に伴う誤信号の発生を防止し
ている。また、検知ビームの数は、集光器１により９２
ビーム（２３分割レンズ×４エレメント）としている。

【００２８】人体検知センサの取付けられた高さは床面
から２．５ｍとし、廊下長手方向の検知範囲を３０ｍと
している。つまり、人体検知センサの前後１５ｍに検知
ビームを設けている。また、３０ｍ×２ｍの廊下に複数
の検知ビームを設けている。

【００２９】人体検知センサが設置された空間に、高さ
１７０ｃｍ×幅４０ｃｍ×奥行き２０ｃｍのサイズを有
する人体が、毎秒０．５ｍ程度の低速で侵入する場合を
考える。その際の、人体検知センサの帯域フィルタ４が
出力する増幅信号を図３及び図４に示す。各図中におい
て実線は第１の閾値を表しており、波線は第２の閾値を
表しており、第２の閾値は第１の閾値の３分の１程度の
値としている。

【００３０】図３は人体検知センサから１５ｍ離れた検
知ビームを横切った場合の増幅信号であり、図３に示し
た検知ポイントａ（増幅信号が第１の閾値を超えたポイ
ント）において第１の判断部５ａにより人体が検知され
たとして第１の判断信号が出力される。この場合、人体
検知センサの検知ビームに人体が侵入すると略同時に人
体が検知されている。

【００３１】次に、図４は人体検知センサから１５ｍ離
れた地点から人体検知センサの方向に侵入した場合の増
幅信号であり、従来の人体検知センサでは、第１の閾値
を超える従来の検知ポイントｃにおいて第１の判断信号
が出力されることになる。しかし、本実施の形態の人体
検知センサでは、パルスカウント値を３回に設定すると
検知ポイントｂにおいて第２の判断信号が出力される。
つまり、パルスカウント値を適正な値に設定すれば、遠
方からゆっくりと人体検知センサに向かって検知ビーム
に侵入したとしても、従来手法より素早く人体の存在を
検知することが可能となる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明にあ
っては、赤外線の変化量に応じた電圧値を出力する検知
部と、第１の閾値を有し、検知部の出力が第１の閾値を
超えた場合に第１の判断信号を出力する第１の判断部
と、第１の閾値よりも低い第２の閾値を有し、検知部の
出力が第２の閾値を所定期間内に所定回数超えた場合に
第２の判断信号を出力する第２の判断部と、第１の判断
信号と第２の判断信号との論理和をもって検知信号を出
力する論理和回路とを備えたので、遠方から検知ビーム
に向かうようにゆっくりと検知エリア内に人体が侵入し
たとしても、第２の判断部において人体の横揺れや足の
細かな動きに伴って発生する微小な赤外線の動きを検出
し、第２の判断信号を出力するため、人体の移動検知を
従来よりも素早く行うことが可能となる人体検知センサ
を提供することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】検知センサの概略構成図である。

【図２】検知センサの検知ビーム配置図であり、（ａ）
は側面から見た図を表し、（ｂ）は上面から見た図を表
す。

【図３】検知ビームを横切った場合の出力波形である。

【図４】遠方から検知センサの直下に向かって人体が移
動した場合の出力波形である。

【図５】従来の人体検知センサの概略構成図である。

【図６】人体検知センサに対する人体の移動方向を示す
図である。

【図７】人体が検知ビームを横切る様子を表す上面図で
ある。

【図８】人体が検知ビームに向かう様子を表す側面図で
ある。

【図９】人体の移動方向と赤外線検知素子の出力との関
係を表す図であり、（ａ）は検知ビームを横切る方向を
表し、（ｂ）は検知ビームに向かう方向を表す。

【符号の説明】

２ 赤外線検知素子 ５ 判断部 ５ａ 第１の判断部 ５ｂ 第２の判断部 ５ｃ 論理和回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤外線の変化量に応じた電圧値を出力す
   る検知部と、第１の閾値を有し、前記検知部の出力が前
   記第１の閾値を超えた場合に第１の判断信号を出力する
   第１の判断部と、前記第１の閾値よりも低い第２の閾値
   を有し、前記検知部の出力が前記第２の閾値を所定期間
   内に所定回数超えた場合に第２の判断信号を出力する第
   ２の判断部と、前記第１の判断信号と前記第２の判断信
   号との論理和をもって検知信号を出力する論理和回路と
   を備えたことを特徴とする人体検知センサ。